打破謊言,別再被“程序降溫盒=勻速1℃/min”騙了!細(xì)胞冷凍的真相在這里
很多做細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的朋友都聽(tīng)過(guò)“程序降溫盒能實(shí)現(xiàn)每分鐘1℃的精準(zhǔn)降溫”,但你知道嗎?這個(gè)說(shuō)法其實(shí)是對(duì)程序降溫盒的誤解——它根本做不到“勻速”,反而會(huì)形成“前期降溫快、后期降溫慢”的不規(guī)則曲線,直接影響細(xì)胞存活率!
誤區(qū)1:程序降溫盒的“勻速”是假的!
目前市場(chǎng)上有兩種程序降溫盒:
一種使用異丙醇做為導(dǎo)熱材料,認(rèn)為導(dǎo)丙醇具有高比熱容,吸收熱量多,降溫慢,可充當(dāng)“溫度緩沖劑”。
另一種使用高隔熱的外層泡沫材料和內(nèi)層高導(dǎo)熱的金屬內(nèi)芯,外部的泡沫的隔熱,避免急速降溫,利用金屬材料的高導(dǎo)熱實(shí)現(xiàn)內(nèi)部溫度的均衡。
無(wú)一例外,兩類產(chǎn)品均宣稱他們的樣品在放入-80℃冰箱后,均可以實(shí)現(xiàn)約-1℃/min的降溫,但事實(shí)是這樣嗎?
T1、T2為內(nèi)卷凍存管樣品溫度,T3為外圈凍存樣品管溫度,T4腔體內(nèi)溫。
可以看到前期,樣品溫度下降快,可達(dá)XX℃,在低于XX℃,降溫速度逐漸下降。以上主要原因是,
(1)無(wú)論異丙醇,還是外泡沫盒,其導(dǎo)熱系數(shù)均是恒定的,在放入冰箱前期,其內(nèi)外溫差大,可達(dá)100℃,到后期內(nèi)外溫度逐漸減小,其降溫速度也趨于接近于0。
(2)當(dāng)程序降溫盒內(nèi)部裝入凍存管數(shù)量不一致時(shí),由于降溫盒本身導(dǎo)熱系數(shù)和初始溫差是不變的,也同樣會(huì)影響其降溫的速度;即不同凍存管數(shù)量下,其降溫速度也是變化的。
(3)由于熱量是由外部導(dǎo)入內(nèi)部,不可避免會(huì)導(dǎo)致外圈降溫快于內(nèi)圈。
這種“前快后慢”的曲線,根本不是細(xì)胞冷凍需要的“等速降溫”!有時(shí)導(dǎo)致細(xì)胞凍存失敗的致命傷。
誤區(qū)2:細(xì)胞冷凍需要的是“精準(zhǔn)等速”,不是“大概降溫”
為什么細(xì)胞冷凍必須要“1℃/min”的勻速?為何執(zhí)著于-1℃/min?
細(xì)胞凍存時(shí),降溫速率至關(guān)重要:
(1)降溫過(guò)快(如直接投入液氮):細(xì)胞內(nèi)部水分來(lái)不及滲出就結(jié)冰,形成細(xì)胞內(nèi)冰晶,會(huì)刺破細(xì)胞膜和細(xì)胞器,導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
(2)降溫過(guò)慢(如傳統(tǒng)分階段降溫):細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間處于高滲環(huán)境,可能引發(fā)“溶液效應(yīng)”,導(dǎo)致細(xì)胞脫水、蛋白質(zhì)變性等損傷。
(3)-1℃/分鐘 被認(rèn)為是許多細(xì)胞類型(包括多種普通細(xì)胞系、腫瘤細(xì)胞株等)凍存的“黃金速率”。它能平衡冰晶形成和溶液效應(yīng)的矛盾,讓細(xì)胞有足夠時(shí)間脫水,避免細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量冰晶,從而保證較高的細(xì)胞復(fù)蘇活率。
因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)的水分在降溫時(shí)會(huì)形成冰晶——如果降溫太快(>1℃/min),細(xì)胞內(nèi)會(huì)迅速形成大冰晶,直接刺破細(xì)胞膜;如果降溫太慢(<1℃/min),細(xì)胞外的水分會(huì)慢慢滲透進(jìn)細(xì)胞,導(dǎo)致細(xì)胞腫脹破裂。
只有“每分鐘精準(zhǔn)降低1℃”的等速降溫,才能讓細(xì)胞內(nèi)形成細(xì)小的冰晶,既不會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),又能保持細(xì)胞的活性。
真相:只有細(xì)胞程序降溫儀能實(shí)現(xiàn)“等速降溫”
和程序降溫盒的“被動(dòng)導(dǎo)熱”不同,細(xì)胞程序降溫儀采用主動(dòng)控溫技術(shù)(如液氮制冷、機(jī)械制冷等),通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度,然后調(diào)整制冷功率,確保冷凍底座的降溫速率始終穩(wěn)定在±0.5℃/min,將根據(jù)需要將降溫速度設(shè)定在0.5℃/min~5℃/min區(qū)間,適應(yīng)不同類細(xì)胞的凍存需求。
比如,智矩未來(lái)的細(xì)胞程序降溫儀,在10℃到-60℃的關(guān)鍵區(qū)間,降溫速率波動(dòng)不超過(guò)0.2℃/min,能讓干細(xì)胞、胚胎細(xì)胞的存活率比程序降溫盒高30%-50%!
別讓“假勻速”毀了你的實(shí)驗(yàn)!
如果你正在用程序降溫盒做細(xì)胞冷凍,趕緊停手——它的“前快后慢”會(huì)讓你的細(xì)胞存活率大打折扣,甚至導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)重復(fù)失?。?/span>
記?。?/span>細(xì)胞冷凍的核心是“精準(zhǔn)等速”,只有細(xì)胞程序降溫儀才能做到這一點(diǎn)。別再為了省錢踩坑,你的細(xì)胞值得更好的保護(hù)!
關(guān)注我,帶你避開(kāi)更多細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的“隱形坑”!
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